《過程工程原理：化工原理》論述過程工程中的常見單元操作，包括流體流動、流體輸送、非均相物系的分離、傳熱、吸收、蒸餾、干燥及其他分離過程，共八章。書中注重基本原理、工程觀點與實際應(yīng)用，探求從新角度處理某些重要概念，適當介紹一些新近發(fā)展的過程。
化學工業(yè)一直與保障人類生活需要、發(fā)展生產(chǎn)力密不可分，在國民經(jīng)濟中占有重要地位。產(chǎn)業(yè)革命后，化工產(chǎn)品日益增多，生產(chǎn)工藝和設(shè)備也隨之層出不窮。這些生產(chǎn)過程可以分成兩大類。一類是在各種反應(yīng)器內(nèi)進行的化學反應(yīng)過程，從本質(zhì)上改變物質(zhì)，是化工生產(chǎn)的核心；另一類以物理過程為主，同樣為生產(chǎn)過程所必需。如為反應(yīng)提供所需的壓力、溫度和物料組成等，為此原料必需經(jīng)過系列的前處理，以達到其純度、狀態(tài)等要求；對于反應(yīng)產(chǎn)物也需要經(jīng)過后處理，以使產(chǎn)品（或中間產(chǎn)物）符合規(guī)格，未反應(yīng)的原料及副產(chǎn)物能充分利用；同時，對各過程排出的“三廢”應(yīng)進行處理，以消除或減輕其對環(huán)境的危害，并盡可能地將污染物資源化。這類過程通常占有工廠投資和運行費用的主要部分，而對整個生產(chǎn)的經(jīng)濟效益具有決定意義。
20世紀初，從事化工生產(chǎn)和教學的工程師、教授們通過分析，從這些多種多樣的物理過程找出其間的共性，歸納成為數(shù)不多（常見的為十多種）的“單元操作”；所形成的這一學科，促成了化學工程學的誕生；作為一門課程，我國稱之為“化工原理”，已開設(shè)了近７０年，對培養(yǎng)我國的化工類技術(shù)人才起了重要作用。到２０世紀中葉，學者們進一步將這些單元操作歸納為三種傳遞過程：
（１）動量傳遞過程（流體流動），包括流體輸送、沉降、過濾等；
（２）熱量傳遞過程（傳熱），包括加熱、冷卻、蒸發(fā)等；
（３）質(zhì)量傳遞過程（傳質(zhì)），包括吸收、蒸餾、萃取、干燥等。
以上形成了“傳遞過程”這門化學工程的學科分支，加強了理論基礎(chǔ)。但作為高等學校的一門課程，化工原理更注重于實際應(yīng)用。
化學工程學科的不斷發(fā)展及其與其他學科的交叉，其應(yīng)用對象已遠遠超出了化學工程原來涉及的化學產(chǎn)品，幾乎覆蓋了所有物理和化學的物質(zhì)加工過程，如環(huán)保、生物、材料、石化、能源、輕化工、醫(yī)藥和食品等工業(yè)過程。因此許多學者認為將狹義的“化學工程”提升為覆蓋面更寬闊的“過程工程”似更為確切合理。為此，本書嘗試由“化工原理”更名為“過程工程原理”。
本書立足學以致用，力求打好基礎(chǔ)，即注重過程工程的基本概念、基本原理和典型設(shè)備的工藝計算；例題和習題的設(shè)計盡量來自相關(guān)專業(yè)的實際應(yīng)用，以便用工程觀點分析解決實際問題。此外，也適當介紹一些新近發(fā)展的技術(shù)，以擴大知識面，激發(fā)學習興趣。
本書編寫人員：第一章至第四章由李偉執(zhí)筆，第五章（部分）、第八章由吳祖成執(zhí)筆，第六、七章由周明華和施耀執(zhí)筆；第八章中的膜分離由陳歡林編寫；譚天恩參加了各章的編寫，并為全書統(tǒng)稿。在本書的編寫過程中，聶勇、張英、康穎、李明波參加了資料整理工作。
限于編者學術(shù)水平和時間，書中不妥之處在所難免，敬請讀者批評指正。
第1章流體流動1
1.1流體靜力學及其應(yīng)用1
1.1.1流體的密度1
1.1.2流體的壓力1
1.1.3流體靜力學基本方程2
1.1.4流體靜力學基本方程式的應(yīng)用3
1.2流體流動的基本方程4
1.2.1流量與流速4
1.2.2穩(wěn)定流動與不穩(wěn)定流動4
1.2.3穩(wěn)定流動時流體的質(zhì)量衡算——連續(xù)性方程5
1.2.4流體流動時的總能量衡算和機械能衡算5
1.3流體流動現(xiàn)象11
1.3.1牛頓黏性定律及流體的黏度11
1.3.2流體的流動型態(tài)及雷諾數(shù)13
1.3.3管內(nèi)流動的分析15
1.3.4邊界層概念17
1.4管路內(nèi)流動的阻力損失18
1.4.1層流時的沿程損失19
1.4.2湍流時的沿程損失20
1.4.3局部損失24
1.5管路計算28
1.5.1簡單管路28
1.5.2復雜管路的概念32
1.6流速、流量的測量33
1.6.1變壓頭的流量計33
1.6.2變截面的流量計36
本章符號說明38
習題39
第2章流體輸送機械43
2.1離心泵43
2.1.1離心泵的工作原理和主要部件43
2.1.2離心泵的基本方程45
2.1.3離心泵基本方程的討論47
2.1.4離心泵的實際壓頭和主要性能參數(shù)47
2.1.5離心泵的特性曲線及其應(yīng)用48
2.1.6離心泵的工作點與流量調(diào)節(jié)51
2.1.7離心泵的安裝高度和汽蝕現(xiàn)象54
2.1.8離心泵的類型和選用55
2.2容積式泵58
2.2.1往復泵58
2.2.2計量泵（比例泵）59
2.2.3隔膜泵60
2.2.4齒輪泵60
2.2.5螺桿泵61
2.2.6容積式泵的流量調(diào)節(jié)61
2.3各類泵在生產(chǎn)中的應(yīng)用61
2.4氣體輸送機械62
2.4.1離心式風機63
2.4.2羅茨鼓風機66
2.4.3往復式壓縮機66
2.4.4真空泵68
本章符號說明70
習題71
第3章非均相物系的分離73
3.1顆粒的特性73
3.1.1單個顆粒的性質(zhì)73
3.1.2混合顆粒的特性參數(shù)74
3.2沉降75
3.2.1顆粒流體間的阻力75
3.2.2重力沉降77
3.2.3重力沉降設(shè)備80
3.2.4離心沉降速度82
3.2.5離心沉降設(shè)備83
3.3過濾86
3.3.1過濾過程的基本概念86
3.3.2影響過濾的因數(shù)87
3.3.3過濾過程的計算88
3.3.4過濾常數(shù)的測定90
3.3.5濾餅的洗滌91
3.3.6過濾設(shè)備92
3.4氣體的其他凈化方法96
3.4.1慣性除塵器96
3.4.2袋濾器96
3.4.3電除塵器98
3.4.4濕式除塵器99
本章符號說明101
習題101
第4章傳熱103
4.1概述103
4.1.1傳熱的三種基本方式103
4.1.2傳熱速率104
4.1.3穩(wěn)定傳熱和不穩(wěn)定傳熱104
4.2熱傳導104
4.2.1熱傳導的數(shù)學描述及導熱系數(shù)104
4.2.2平壁的穩(wěn)定熱傳導106
4.2.3圓筒壁的穩(wěn)定熱傳導110
4.3對流給熱111
4.3.1給熱系數(shù)112
4.3.2影響給熱的主要因素113
4.3.3給熱系數(shù)及量綱分析113
4.3.4流體在管內(nèi)作強制對流的給熱系數(shù)115
4.3.5管外強制對流的給熱系數(shù)117
4.3.6流體作自然對流時的給熱系數(shù)119
4.3.7蒸汽冷凝時的給熱系數(shù)121
4.3.8液體沸騰時的給熱系數(shù)124
4.3.9給熱系數(shù)關(guān)聯(lián)式的小結(jié)126
4.4輻射傳熱127
4.4.1基本概念127
4.4.2輻射能力和斯蒂芬波爾茨曼定律128
4.4.3克希霍夫定律128
4.4.4兩固體間的輻射傳熱129
4.4.5氣體熱輻射的特點132
4.4.6熱損失計算——對流和輻射的聯(lián)合傳熱133
4.5兩流體通過間壁的熱量傳遞133
4.5.1傳熱速率方程134
4.5.2傳熱系數(shù)134
4.5.3平均溫差和熱量衡算138
4.5.4壁溫的確定141
4.5.5復雜流向時的平均溫度差141
4.5.6傳熱效率和傳熱單元數(shù)法145
4.6傳熱設(shè)備150
4.6.1換熱器的類型151
4.6.2間壁式換熱器的類型151
4.6.3列管式換熱器152
4.6.4板式換熱器153
4.6.5其他幾種換熱器的類型156
4.6.6列管式換熱器的選用與設(shè)計原則157
4.6.7換熱器傳熱的強化途徑160
本章符號說明161
習題162
第5章吸收166
5.1概述166
5.1.1吸收過程的分類166
5.1.2吸收的流程167
5.1.3吸收劑的選擇168
5.2吸收設(shè)備168
5.2.1填料塔和板式塔168
5.2.2填料特性與常用填料169
5.3氣液相平衡172
5.3.1氣體在液體中的溶解度172
5.3.2亨利定律173
5.3.3相平衡在吸收過程中的應(yīng)用174
5.4傳質(zhì)機理與傳質(zhì)速率176
5.4.1分子擴散和費克定律176
5.4.2擴散系數(shù)180
5.4.3吸收傳質(zhì)的機理和速率182
5.5低濃度氣體的吸收186
5.5.1微分物料衡算和傳質(zhì)速率186
5.5.2物料衡算和傳質(zhì)速率的積分式187
5.5.3填料層高度187
5.6傳質(zhì)單元190
5.7吸收動力學數(shù)據(jù)191
5.8吸收塔的計算194
5.8.1吸收劑的用量194
5.8.2填料塔直徑195
5.8.3吸收塔的操作型問題197
5.9化學吸收199
本章符號說明200
習題201
第6章蒸餾202
6.1二元物系的汽液相平衡202
6.1.1理想溶液的汽液相平衡202
6.1.2非理想溶液的汽液相平衡207
6.2蒸餾方式209
6.2.1簡單蒸餾209
6.2.2平衡蒸餾210
6.2.3精餾原理212
6.3二元連續(xù)精餾的分析和計算213
6.3.1全塔物料衡算213
6.3.2理論板概念和恒摩爾流假設(shè)214
6.3.3分段物料衡算及其圖解215
6.3.4進料狀態(tài)的影響217
6.3.5求理論塔板數(shù)小結(jié)220
6.3.6最小回流比及回流比的選擇224
6.3.7實際塔板數(shù)和塔板效率226
6.4精餾裝置的熱量衡算228
6.4.1再沸器的熱負荷228
6.4.2冷凝器的熱負荷229
6.5多元精餾的概念230
6.6特殊蒸餾232
6.6.1水汽蒸餾232
6.6.2恒沸蒸餾233
6.6.3萃取蒸餾234
6.7蒸餾設(shè)備235
6.7.1概述235
6.7.2塔板的結(jié)構(gòu)和功能236
6.7.3板式塔類型236
6.7.4板式塔的水力學性能239
本章符號說明247
習題248
第7章干燥250
7.1濕空氣的性質(zhì)及濕度圖250
7.1.1表示濕空氣性質(zhì)的主要參數(shù)250
7.1.2空氣濕度圖254
7.1.3絕熱飽和溫度和濕球溫度256
7.2干燥器的物料衡算及熱量衡算259
7.2.1濕物料中含水率的表示方法259
7.2.2空氣干燥器的物料衡算260
7.2.3空氣干燥器的熱量衡算261
7.2.4干燥過程的圖解263
7.3干燥速度和干燥時間266
7.3.1物料中所含水分的性質(zhì)266
7.3.2恒定干燥條件下的干燥速度268
7.3.3干燥曲線和干燥速度曲線268
7.4干燥設(shè)備271
7.4.1干燥器的性能要求和選擇原則271
7.4.2常用工業(yè)干燥器簡介272
7.4.3干燥技術(shù)在環(huán)境保護中的應(yīng)用280
本章符號說明281
習題283
第8章其他分離過程285
8.1萃取分離285
8.1.1萃取過程和萃取劑285
8.1.2超臨界萃取289
8.1.3反膠團萃取292
8.1.4雙水相萃取294
8.2吸附分離296
8.2.1吸附平衡297
8.2.2吸附劑298
8.2.3吸附分離過程299
8.2.4變溫和變壓吸附300
8.3膜分離303
8.3.1膜分離概述303
8.3.2反滲透、納濾、超濾和微濾306
8.3.3電滲析310
8.3.4液膜分離311
8.3.5氣體的膜分離313
8.3.6滲透汽化與蒸氣滲透314
本章符號說明316
習題316
主要參考文獻317
附錄319
附錄1單位換算319
附錄2某些氣體的重要物理性質(zhì)322
附錄3某些液體的重要物理性質(zhì)323
附錄4某些固體材料的重要物理性質(zhì)324
附錄5水的重要物理性質(zhì)325
附錄6干空氣的物理性質(zhì)（101.33 kPa下）326
附錄7水的飽和蒸氣壓（－20～100 ℃）327
附錄8飽和水蒸氣表（按溫度排列）328
附錄9飽和水蒸氣表（按壓力排列）329
附錄10水的黏度（0～100 ℃）331
附錄11液體黏度共線圖332
附錄12氣體黏度共線圖（常壓下用）334
附錄13液體比熱容共線圖336
附錄14氣體比熱容共線圖（常壓下用）338
附錄15液體汽化潛熱共線圖340
附錄16管子規(guī)格341
附錄17IS型單級單吸離心泵性能（摘錄）344
附錄18818 927離心通風機綜合特性曲線圖347
附錄19換熱器348
附錄20常用篩子的規(guī)格353
附錄21若干氣體在水中的亨利系數(shù)354
附錄22氨在水中的溶解度355
習題參考答案356
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